《自然·納米技術》:血管正常化治療手段或將提高抗癌效果

　　靶向抑制腫瘤血管是通過阻斷腫瘤血管生成途徑，切斷腫瘤細胞營養供應，達到抑制腫瘤生長的治療手段。然而，它只能在一定程度上減少腫瘤血管，而且其副作用也不能忽視，包括誘導腫瘤缺氧、募集促血管生成和促炎癥的基質細胞以及減少化療藥物的滲透等。所以只是簡單地抑制血管生成并不能達到遏制腫瘤生長的作用。

　　2005年著名腫瘤病理學專家Jain, R. K.在《Science》提出一種全新的治療腫瘤的概念：腫瘤血管正常化，即通過腫瘤血管功能的正常化與細胞毒性療法相結合的治療手段，提高抗癌效果。這一概念從根本上改變了科學家和臨床醫生對抗血管生成藥物如何起作用，以及如何將它們與其他療法結合以改善患者的治療結果的看法。

　　中國臺灣國立清華大學YunChing Chen教授研究團隊，近日報道了一種納米釋放系統(NanoNO)，通過在腫瘤區域釋放NO，建立NO梯度，促進腫瘤微環境血管正常化。他們以肝細胞癌(HCC)為研究模型，利用NanoNO納米釋放系統在腫瘤微環境中建立NO梯度，使得腫瘤環境中的血管正常化，增強小分子和大分子抗癌藥物在HCC模型中的傳遞。達到抑制腫瘤的目的。該研究成果以題為“Delivery of nitric oxide with a nanocarrier promotes tumour vessel normalization and potentiates anti-cancer therapies”的論文發表在《自然·納米技術》上（見文后原文鏈接）。

　　【納米釋放系統(NanoNO)抑癌設計】

　　研究者首先將NanoNO注射到小鼠血管中，NanoNO到達腫瘤部位，釋放NO，增強周細胞覆蓋，增加血管灌注，減少腫瘤缺氧，從而促進腫瘤血管正常化，進而增強小分子抗癌藥物(DOX，阿霉素)、大分子治療藥物(如重組腫瘤壞死因子(TNF)相關的凋亡誘導配體(TRAIL))和癌癥疫苗在HCC模型中的遞送，抑制腫瘤（圖1）。

圖1：顯示NanoNo抑制小鼠HCC的示意圖。從NanoNO釋放的NO建立血管周圍NO梯度，促進腫瘤微環境的改變。(1)低劑量NanoNo使腫瘤血管正常化。(2)低劑量NanoNo增強了小分子抗癌藥物和大分子治療藥物的傳遞，協同抑制腫瘤。(3)在HCC中，NanoNO下調免疫檢查點蛋白PD-L1的表達，抑制TAMs向免疫抑制的m2樣表型的極化，增加T細胞腫瘤浸潤。(4)低劑量NanoNo聯合免疫治療，使用cGM-CSF修飾的癌癥疫苗，協同抑制腫瘤。

　　【納米釋放系統NanoNO的設計】

　　研究人員將DNIC [Fe(μ-SEt)2(NO)4]封裝在lipid-PLGA納米顆粒組成NanoNO，其平均直徑為119 ± 12 nm。DNIC的包封設計提高了其穩定性，將其半衰期延長至24.4 ± 2.5 h。而當NanoNO進入腫瘤環境中，在酸性核內體/溶酶體的作用下，半衰期為3.9 ± 1.5 h。同時，與游離的DNIC相比，NanoNO穩定釋放NO超過了48小時。這都說明了NanoNO是一個理想的NO釋放系統，可以在腫瘤環境中穩定地發揮作用。

圖2：NanoNO在腫瘤中積累，釋放并介導抗腫瘤作用a，典型的透射電鏡圖像。NanoNO的尺寸、多分散性指數、zeta電勢和包封效率。b，不同pH條件下DNIC和NanoNO中的DNIC的降解情況。c，在生理條件下(pH 7.4)，DNIC和NanoNO的NO的釋放。d，319例HCC患者的NOS2和NOS3 的mRNA譜。 e，自由形態DNIC和NanoNO在HCC細胞和HUVECs中表現出細胞毒性。 f，不同狀態下(包封和游離)，DNIC在血清中的濃度。g，DNIC在不同狀態下的組織分布。h，HCC腫瘤的染色照片顯示給藥4小時后，NanoNO和DNIC在小鼠體內的DNIC攝取(綠色)和NO釋放(紅色)。 i，NO在血管周圍區域釋放。在小鼠體內注射NanoNO或DNIC (10 mg kg 1)后4小時，腫瘤區域檢測到NO釋放(紅色)。j，NanoNO治療方案示意圖。在肝癌細胞植入后10天，分別在第10、12、14、17、19和21天給予不同劑量的NanoNO，并在第24天測量腫瘤大小。

　　【腫瘤血管正常化，提高抗癌效率】

　　NO在腫瘤微環境中是調節血管生成和維持血管系統功能的重要調節因子。NanoNO在血管周圍建立的NO梯度還可使扭曲的腫瘤血管結構和功能恢復正常。作者研究了小分子化療藥物(doxorubicin, DOX)和大分子蛋白治療藥物(tnf相關的凋亡誘導配體，TRAIL)聯合NanoNO在肝細胞癌模型中的腫瘤穿透性和抗癌效果。結果顯示低劑量NanoNO治療使DOX對原位肝癌腫瘤的穿透增加2.5倍，而高劑量NanoNO治療未見改善。大分子蛋白治療藥物與NanoNO聯合使用后，與單純使用TRAIL治療相比，低劑量NanoNO聯合TRAIL治療可顯著增加原位HCA-1腫瘤凋亡細胞的數量。

圖4：低劑量NanoNO提高藥物傳遞效率，增強抗癌效果。a，治療方案。肝癌細胞移植后10天，小鼠靜脈注射NanoNO與聯合阿霉素或重組TRAIL蛋白治療。移植后第24天對腫瘤進行分析。b，共聚焦顯微鏡觀察在腫瘤中的DOX。c，治療組和未治療組(對照)小鼠中Day24 HCC腫瘤的數量。d，通過多光子成像監測低劑量NanoNO使用后，血管正常化治療后FITC-BSA在腫瘤中的滲透。e，TRAIL聯合低劑量NanoNO治療顯著增加了腫瘤細胞凋亡的誘導。f，低劑量NanoNO (0.1 mg kg 1)聯合重組TRAIL蛋白(低劑量，5 mg kg 1)治療后原位HCC腫瘤的體積。g，ccl4誘導的HCC模型的治療方案。i，用流式細胞術檢測低劑量NanoNO治療后肝癌細胞中Hoechst 33342+細胞的百分比。j，TRAIL聯合低劑量NanoNO增加了ccl4誘導的HCC腫瘤的凋亡。